Eine kurze Analyse von Zugangskontrollsystemen auf Basis von RFID-Technologie

　　Automatisierung, Informatisierung und Intelligenz sind zu Anforderungen der Zeit geworden. Seit dem Eintritt ins 21. Jahrhundert haben sich unendliche Technologien und Computertechnologien weiter vertieft, und die IoT-Branche floriert. Zugangskontrollsysteme auf Basis von RFID-Technologie sind ein gutes Beispiel für die Praktikabilität des Internets der Dinge. Zugangskontrollsysteme lassen sich basierend auf Ein- und Austritts-Identifikationsmethoden in drei Hauptkategorien einteilen: Passworterkennung; Kartenerkennung; Biometrie. Passworterkennung überprüft Ein- und Austrittsberechtigungen, indem überprüft wird, ob das eingegebene Passwort korrekt ist. Passworterkennung ist relativ sicherer, aber Passwörter sind leicht zu vergessen und erfordern jede Eingabe, was umständlich ist. Biometrie bezieht sich auf die Identifizierung bestimmter menschlicher Merkmale. Biometrie ist hochsicher und sehr bequem, aber ihre hohen Kosten erschweren die Übernahme. Kartenerkennung wird in zwei Kategorien unterteilt: Die erste verwendet Magnetkarten, aber Magnetkarten sind weniger sicher, verschleißen leicht und erfordern häufige Magnetisierung; Der zweite Typ sind RFID-Karten, die günstig, einfach zu bedienen, hochsicher und gut über Datenbanken verwaltet werden können. Sie bieten ausgezeichnete Kosteneffizienz und gute Aussichten für Beförderungen.

　　Zusammenfassend stellt dieser Artikel ein Zugangskontrollsystem auf Basis von RFID-Technologie vor, das kostengünstig und hochsicher ist. Es ist möglich, Informationen über Zugangskontrollsysteme in Echtzeit einzusehen.

　　1 Gesamtstruktur und Arbeitsprinzip

　　Die Gesamtsystemarchitektur besteht aus zwei Teilen: dem oberen Server-Managementsystem und dem unteren Kartenleser. Der untere Kartenleser besteht hauptsächlich aus sechs Teilen: Stromversorgung, Hauptcontroller, LCD-Display, Kartenleser/Schreibmodul, Antenne und serielle Kommunikation. Dazu gehört das Lese-/Schreibkartenmodul M102GPCV3 13,56 MHz kontaktlose RF-Technologie, die MifareOne S50, S70, FM11RF08 und kompatible Karten lesen kann. Das LCD zeigt einige Prompt-Informationen sowie Datum und Uhrzeit an. Der serielle Anschluss wird für die Kommunikation zwischen dem unteren Computer und dem Server des Hostcomputers verwendet. Das Managementsystem des Host-Computerservers verwendet MySQL-Datenbankmanagement, wobei die spezifische Verwaltungsoberfläche über eine Webseite angezeigt wird.

　　Das Arbeitsprinzip des gesamten Zugangskontrollsystems lautet: Eine Person, eine Karte, und basierend auf der Seriennummer der Karte werden entsprechende persönliche Informationen im Datenbankverwaltungssystem erstellt. Beim Öffnen der Tür wird die Karte auf dem unteren Computer durchgezogen. Der Kartenleser des unteren Computers sendet die Seriennummer an den Server des Hostcomputers, der dann die entsprechenden persönlichen Informationen in der Datenbank basierend auf der Seriennummer abfragt und an den unteren Computer weiterleitet. Gleichzeitig liest der untere Computer Daten aus dem festen Sektor der Karte (Kartenauslesen), vergleicht die Lesedaten eins zu eins mit den vom Host-Computer gesendeten Daten und öffnet die Tür nur, wenn sie exakt mit denselben Daten übereinstimmt; andernfalls wird ein Fehler auf dem LCD angezeigt und die Tür öffnet sich nicht. Alle oben genannten Informationen werden zur Speicherung in das Host-Computerverwaltungssystem hochgeladen. Das obere Computerverwaltungssystem kann die vom unteren Computer gespeicherten Dateninformationen (Kartenschreiben) ändern.

　　2. Systemhardware-Design

　　2.1 Gesamtkonstruktion der Hardware

　　Der Hauptcontroller des Zugangskontrollsystems ist der ARM-STM32F103VET6-Chip mit dem Codex-M3-Kern, getaktet mit 72 MHz, 512KB On-Chip-Flash und enthält mehrere USART-Controller für RFID-Lese-/Schreibmodulverbindungen und die Kommunikation mit dem Hostcomputer. Das Lese-/Schreibmodul verwendet ein M102GPCV3-Modul mit einer Arbeitsfrequenz von 13,56 MHz. Die Hauptsteuerplatine verwendet den JTAG-Port für Programmdebugging und -download, während die LM117 3,3V- und 5V-Spannungen an die Systemplatine liefert. Der I/O-Port, der mit dem 12864-LCD verbunden ist, wird verwendet, um relevante Eingabeaufforderungen und Daten anzuzeigen. USART1 ist mit dem Kartenlesemodul verbunden, um Karteninformationen auszulesen, während USART2 mit MAX232 für die Kommunikation mit dem Host-Computer verbunden ist.

　　2.2 Hardware-Design des Kartenlesemoduls und der Hauptsteuerungsschaltung

　　M102GPCV3 Lese-/Schreibmodul-Design bietet zwei Schnittstellenmodi: 10Mb/s I2C-Busmodus und bis zu 1228,8Kb/s UART-Modus. Hier wird ein UART-Modus verwendet, der es ermöglicht, Karteninformationen über M102GPCV3 zu lesen und zu schreiben.

　　3. Systemsoftware-Design

　　3.1 Gesamtdesign der Systemsoftware

　　Das gesamte Softwaredesign des Zugangskontrollsystems umfasst das Softwaredesign für den unteren Computerkartenleser und das Design des oberen Datenbankmanagementsystems. Der Kartenleser für den unteren Computer des Zugangskontrollsystems ermöglicht hauptsächlich das Kartenlesen und die Kommunikation mit dem oberen Verwaltungssystem, das in der Keil4-Umgebung in C programmiert ist. Das Host-Computerverwaltungssystem wird mit Programmierwerkzeugen Myecfipse und Firefox geschrieben. Wie in Abbildung 3 gezeigt.

　　3.2 Softwareentwicklung des unteren Computerkartenlesesystems

　　Das untere Computer-Zugangskartenlesesystem ist in Abbildung 4 dargestellt. Das untere Computerkartenlesesystem muss ISO14443TYPEA Standardübertragungsprotokoll folgen, d. h. der Abfolge von Kartensuche→ Kollisionsschutz → Kartenauswahl→ Schlüsselauthentifizier→ung und Blocklesung folgen. Während der Konfliktvermeidung wird die Seriennummer gelesen und an das Managementsystem des Hostcomputers übertragen, wo sie im Datenbankmanagementsystem gespeichert wird. Blocklesedaten werden gelesen und mit voreingestellten Daten zur Beurteilung verglichen.

　　3.3 Softwareentwicklung für das fortgeschrittene Datenbankmanagementsystem

　　Das Datenbankverwaltungssystem des Hostcomputers erfasst und veröffentlicht Informationen, wenn Karteninhaber zum Betreten der Räumlichkeiten durchziehen, sowie ergänzt, löscht und ändert Informationen und Berechtigungen des Karteninhabers. Informationen werden in einer Datenbank gespeichert, und Informationstabellen werden in Java-Sprache erstellt und auf der Website veröffentlicht. Gewöhnliche Nutzer können sich in ihre regulären Konten einloggen, um LAN-Websites zu besuchen und Informationen über Zugangskontrollsysteme einzusehen. Administratoren können sich anmelden, um Karteninformationen und Berechtigungen über ihr Administratorkonto zu ändern.

　　4 Fazit

　　Nach mehreren physischen Tests ist das mit dieser Lösung entwickelte RFID-Zugangskontrollsystem sicher, zuverlässig und einfach zu bedienen. Darüber hinaus bietet es im Vergleich zu anderen Zugangskontrollsystemen ein sehr hohes Kosten-Leistungs-Verhältnis. Mit der rasanten globalen Entwicklung der IoT-Technologie und der Förderung des Gold-Card-Projekts in China wird angenommen, dass RFID-Technologie zunehmend in verschiedenen Branchen eingesetzt wird. Auch RFID-basierte verbotene Systeme werden sich parallel zu diesem Trend entwickeln. Die Fakten belegen dies: Statistiken zeigen, dass 2008 der Verkauf von RFID-Zugangskontrollen 87,2 % des gesamten Sicherheitsmarktes ausmachte.